PLC在柴油发电机组监控系统中的应用

2024-06-08 来源：客趣旅游网

《电工技术杂志》2001年第7期

・计算机/PLC应用・

PLC在柴油发电机组监控系统中的应用

张天开(青岛建筑工程学院　266033)

邵世广(中科院北海研究站)

　　摘　要　介绍了一种以可编程控制器(PLC)为核心的柴油发电机组监控系统。在其控制下,可实现柴油发电机组的自动起动、运行及停机过程,并对运行期间的各种参数和状态进行检测,对故障状态及时做出处理。实现在无人值守条件下柴油发电机组的自动运行。　　关键词　可编程控制器　柴油发电机组　控制

212　硬件结构

1　引言

在一些企事业部门,需要配备柴油发电机组(简称机组)。当市电电网停电时,机组需立刻起动,提供所需电力。

本文介绍的柴油发电机组监控系统(简称监控系统)是以具有很强逻辑控制和数据处理能力的PLC为核心,实现对机组的检测与控制。在检测到电网停电时,监控系统将控制机组快速起动。在机组运行期间,监控系统对运行参数、状态实时检测,控制机组的自动运行。监控系统配有通讯功能,可将检测的参数及运行状态经网络传送到上位监控主机,也可以接收上位监控主机的指令,控制机组的运行。

本监控系统已应用于500kVA的柴油发电机组的监控中,有效地实现了机组在无人值守条件下的正常运行。

监控系统的硬件结构如图1所示。它以PLC为核心,配以显示仪表以及检测、控制电路等组成。PLC选用OMRON产品。图1中虚线框内部分为设置在机组的各类传感器以及控制电路和信号采集电路。

图1　系统结构图

2　监控要求及系统硬件结构

211　监控要求

PLC除CPU模块外,其他主要功能模块有:一

为使机组在无人值守条件下运行,

监控系统需要监测的机组运行参数、状态,以及监控系统的控制输出有如下几方面:①检测的参数:机组输出电压、电流、电源频率、起动电池的电压、冷却水水温和柴油油压等。②检测的状态:机组转速报警状态、超温报警状态和冷却水箱低水位状态等。③控制输出:机组的起动和停机。—34

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个四路八位模拟量输入模块:实现对机组输出电压、电流①冷却水温度等模拟量的转换。②两个八路开关量输入模块:用以连接操作按键,输入机组的运行状态以及电网的状态等。③两个16路开关量输出模块:实现机组运行参数、工作状态的显示,控制机组的运行及选通模拟量输入通道。④一个RS-232通讯模块:可使监控系统与上位监控主机互联,实现由上位监控主机检测机组的各运行参数,并控制其运行。

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对机组进行检测和控制的电路主要包括:①交流电压、电流、频率检测电路:采用互感器件对机组的交流电流输出采样,用变压器对机组的电压、频率输出采样,经调理电路转化成为PLC模拟量输入模块所需要的信号形式。如图2所示。②冷却水温检测电路:将设置在冷却水箱中的水温传感器的输出信号调理后送PLC的模拟量输入模块。③状态检测传感器:用来检测机组的转速、冷却水箱的水位、柴油油压等状态。④机组运行控制电路:控制机组的运行。

图2　交流电压/电流/频率信号采集电路原理图

3　系统功能及软件结构设计

311　系统功能

图3　主程序流程图

在判定机组的状态符合开机要求时,起动机组投入运行。在检测到电网恢复供电后,则控制机组停机。

在“手动控制运行”方式下,机组的起停需由操作员控制,监控系统仅显示机组的状态,供操作员参考。③参数、状态采集及处理,监控系统对机组的各种运行参数以及状态进行采集和显示,并对异常状态进行报警和处理。同时,将采集的参数和状态存放在与上位监控主机通讯的指定数据区内,以便在通讯时使用。④与上位监控主机通讯,上位监控主机在监控系统的指定数据区内读取数据。另外,监控主机还可以向监控系统写入控制字。监控系统依据控制字的内容控制机组的运行。

系统的运行分为“联网自动运行”和“手动控制运行”两种方式。

“运行方式”开关处在“联网自动运行”位置时,主要功能有:①监测电网的状态及机组的状态,并将监测的数据及状态存放在PLC与上位监控主机通讯的数据区内。②通过通讯模块,与上位监控主机通讯。③接收上位监控主机的控制指令,控制机组的起动、运行或停机过程。

“运行方式”开关处在“手动控制运行”位置时,机组的起动或停机是由操作员手动实现。这种方式便于维修人员检修机组时操作应用。312　软件结构

系统主程序采用顺序查询结构,主程序流程如图3所示。系统主程序可分为四个部分:①系统初始化,对系统进行必要的设置。②系统控制,依据系统“运行方式”开关的位置,在电网停电时,确定机组的起动方式。在“联网自动运行”方式下,

4　结束语

本文提出的监控系统,已应用于电信局交换机

房的500kVA柴油发电机组的监控中。经一年多运

(下转第46页)

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《电工技术杂志》2001年第7期

SF6气体中水份对设备的危害及设备绝缘状况的判断

面的SF6分解物未清擦干净,受大气中潮气的影响,在断流容量试验时的工频恢复电压作用下,绝缘子表面闪络多次。即使不产生沿面贯通性闪络,也可能因表面绝缘能力下降而在两端电极附近产生局部放电,时间长了也会导致贯通性闪络。如在015℃,测得某断路器的湿度为300ul/L,所受压力为016MPa,即在较严重的情况下,它的相对湿度为300×10-6×016×10-6/6331774=2814%<30%(其中6331774为015℃下水蒸汽饱和气压,单位Pa),闪络电压不会下降。另外,我国现行标准中湿度的测量单位是无量纲的体积比,它与压力无关,但实际上,绝缘是与压力有关的。气体压力越高,湿度指标就应该越低,以使闪络电压不至于下降。如某GIS的无电弧室,在温度015℃下测得湿度值为500ul/L,气体压力为013MPa左右,因此相对湿度为:500×10-6×013×10-6/6331774=2317%<30%,闪络电压不会下降。如充气压力为014MPa,其他条件不变,相对湿度为:500×10-6×014×10-6/6331774=3116%,闪络电压开始下降。从上述例

图　SF6沿面绝缘的工频闪络电压

与相对湿度的关系

11气体温度-2～40℃,p=0135MPa21气体温度-29～2℃,p=0135MPa

3　根据SF6湿度值判断绝缘状况

我国电力行业1997年新颁标准《电力设备预

防性试验规程》中规定有SF6气体的温度标准,电弧气室大修后不大于150ul/L,运行中不大于300ul/L,并规定了测试温度为20℃。可是温度对湿度测量的影响很大,例如在30℃的测量值要比20℃的测量值高出近三分之一。当设备所在地区处

子可以看出,尽管湿度一样,但在不同的压力下,

它的绝缘状况是不一样的。

用露点温度可以克服以上缺点且更直观地表示设备的绝缘情况。如已知某断路器的露点温度为-5℃,环境温度为20℃,那么它的相对湿度就为:401178/2338154=17%(其中401178、233854分别为-5℃、20℃所对应的饱和蒸气压,单位Pa)。

4　结束语

通过以上讨论,了解了SF6气体中水份对设备的危害。对湿度偏高的运行设备可用相对湿度小于30%的方法来判断设备的绝缘状况,对规程要求20℃时的湿度值,因国产设备无折算方法可循,就更应该用相对湿度来检验绝缘是否下降。用设备露点表示被测气体湿度与绝缘的关系明确,但需对常温下测得的露点根据IEC480给出的相应公式进行折算。

收稿日期:2001221

在持续高温时,设备内部材料向SF6气体释放水份最多,因此SF6湿度值较大,有的甚至超过了标准,此时我们并不能判断设备不安全,应用相对湿度小于30%的方法判断绝缘是否下降。

(上接第35页)

行证明,监控系统可对机组实施有效的监控且可靠性好、性能稳定、实用。在机房无人值守的条件下能保证机组可靠运行。

参考文献

1　朱善君.可编程序控制系统.北京∶清华大学出版社,

1992

2　杨长能,张兴毅.可变程序控制器基础及应用.重庆:

ApplicationofPLConDiesel

GeneratorMonitoringSystem

ZhangTiankai

(QingdaoInstituteofArchitectureandEngineering)

Abstract　ThispaperintroducesdieselgeneratormonitoringsystembasedonPLC.Itcanmakethedieselgeneratorstartautomatically,runandstopeffectively.Themonitoringsystemdetectsallparame2tersandworkingconditionswhennomanisonduty.Moreover,itcangiveasolutionwhenthesystemisintrouble.Keywords　PLC　dieselgeneratorcontrol

重庆大学出版社,1992

收稿日期:20011205

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